Výroba potravin a nutriční hodnota

Výroba potravin a nutriční hodnota
(N321020)
Seminář mléko a mléčné výrobky
Hlavní témata
z Složení mléka
druhy
nutriční hodnota – jednotlivé složky
prvovýrobní faktory
z Vliv technologických operací a skladování na nutriční
hodnotu mléčných výrobků
z Fortifikace mléčných výrobků
z Biologicky aktivní složky mléka a jejich izolace
z Modifikace složek mléka pro zlepšení nutriční hodnoty
laktosová intolerance – hydrolýza laktosy
hydrolýza bílkovin
z Mýty o mléce
Fortifikace mléčných výrobků
z vitamin D
z Ca, Fe, I
z vláknina
z náhrada mléčného tuku
z ω-3 MK
z kojenecká výživa
Biologicky aktivní složky mléka a
jejich izolace
Kaseinomakropetid
z vznik
syrovátka 1,2 -1,5 g/L
z vlastnosti
struktura - glykosylace
biologická aktivita
MO
vyšší org.
funkční vlastnosti
z izolace
z aplikace
Sacharidická složka CMP
Monosacharid
Disacharid
Trisacharid
Trisacharid
Tetrasacharid
O-R (56%).
Tetrasacharid*
GalNAc-O-R (0.8%),
Gal β1→3 GalNAc-O-R (6.3%),
NeuAc α2→3 Gal β1→3 GalNAc-O-R (18.4%),
Gal β1→3 (NeuAc α2→6) GalNAc-O-R (18.5%),
NeuAc α2→3 Gal β1→3 (NeuAc α2→6) GalNAcGalβ1→3 GalNAc β1→6 (Gal β1→3) GalNAc-O-R
Další biologicky aktivní složky mléka
z Laktoferin a laktoperoxidasa
z Imunoglobuliny
z Kasomorfiny
z IGF
Modifikace složek mléka ovlivňující
nutriční hodnotu
Hydrolýza laktosy
z význam
řešení laktosové intolerance
syntéza galaktooligosacharidů
zlepšení rozpustnosti
zvýšení sladivosti
z postupy
minerální kyseliny
ionexy
působení β-galaktosidasy
β-Galaktosidasa (x laktasa)
EC 3.1.2.23
z výskyt a zdroje enzymu
tenké střevo
nejvíce ve střední části jejunum, méně duodenum a ileum
mikrobiální zdroje Î
bakteriální
kvasinkové
plísňové - termostabilita, pH optimum, A. niger x A. oryzae
(rostlinné zdroje, ...)
z vlastnosti Î
z mechanismus působení Î
Mikrobiální zdroje β-galaktosidasy
Í
Vlastnosti β-galaktosidasy
Í2
Í1
Mechanismus působení β-galaktosidasy
β-Galaktosidasa
z aktivita enzymu
syntetický
substrát
ONPG
(o-nitrophenyl-β-D-
galaktopyranosid)
laktosa (U = 1 μmol uvolněné glukosy / min )
z vliv složení substrátu - viz vlastnosti Î
z inhibice
kvasinková β-galaktosidasa
Ca2+
galaktosa
glukosa
plísňová β-galaktosidasa
galaktosa (A. niger x A. oryzae)
Malabsorpce laktosy - laktosová intolerance
z příčina - pokles aktivity β-galaktosidasy
dané geneticky
β-galaktosidasa není indukovatelná
z příznaky
průjmy
nadýmání
z diagnostika
biopsie
zátěžový test – dávka laktosy na lačno
test krevní glukosy před a po podání
test obsahu vodíku v dechu
interpretace testů – dávka laktosy, individ. rozdíly, ...
Laktosová intolerance
z výrobky vhodné pro lidi s intolerancí laktosy
laktosa pouze v mléce – x výrobky obsahující mléko,
syrovátku, podmáslí (čokolády, cukrovinky, sušenky, ... )
typy výrobků
Low lactose milk (> 70 - 80 % hydrolýza)
Lactose free milk (< 0,01 % laktosy)
naše legislativa – vyhl. 54/2004
potraviny s nízkým obsahem laktosy – max. 1 %
bezlaktózové – max. 0,01 %, ne volná galaktosa
Výskyt laktosové intolerance
Výskyt laktosové intolerance
Holden & Mace, 1997
Výroba mléka a syrovátky se sníženým obsahem
laktosy
Hydrolýza při nízké teplotě (5 °C) přes noc
domácí příprava
průmyslově (2x tepelné ošetření) - cena vyšší o 50-70%
Tetra-lacta proces
UHT mléko s přídavkem enzymu (10 mg/kg) sterilovaného mebránovou
filtrací (hydrolýza 7 - 10 dní při 20 °C) - čistota enzymu
Imobilizovaný enzym
CA vlákna - šaržový proces - Miláno 10 000 l/den; ztráta aktivity 10% po 50
šaržích)
Valio (fenol-formaldehydová pryskyřice) 20000 l/16-20h, 150-200 dní 50 %
ztráta aktivity.
Hydrolýza laktosy po chromatografické separaci (Valio)
Hrubý enzymový extrakt (L. bulgaricus)
Membránové reaktory
Transferasová aktivita β-galaktosidasy
z tvorba galaktooligosacharidů
z struktura
Galaktooligosacharidy - vlastnosti
z prebiotické vlastnosti - složka funkčních potravin
z zlepšení vstřebávání minerálních látek
z nekariogenní
z sladká chuť (< 1/2 sacharosy)
z nízká energetická hodnota (1/2 sacharosy)
z reologie výrobků
z stabilita
Galaktooligosacharidy - výroba
z roztok laktosy s vysokou koncentrací (50 °C)
z demineralizace, filtrace
z sirup nebo sušení
z chromatografická separace
Galaktooligosacharidy - aplikace
z fermentované mléčné výrobky
z KDV
z nápoje
z cukrovinky
z Další modifikace složek
hydrolýza bílkovin
snížení alergenicity
změna funkčních vlastností
senzorické vlastnosti
Mýty o mléce
Výroba potravin a nutriční
hodnota
Seminář oleje a tuky
Oleje a tuky
- Nejvýznamnější zdroj energie
- Zdroj bioaktivních látek – esenciální mastné kyseliny
- Nosič minoritních látek – vitaminů rozpustných v tucích
- Dodávají typickou chuť a texturu potravinám
Rostlinné a živočišné oleje a
tuky Živočišné
Rostlinné
-
Palmový olej (38,0 mil t)
-
Sójový olej (36,7 mil t)
-
Řepkový olej (18,4 mil t)
-
Slunečnicový olej (11,4 mil t)
-
Bavlníkový olej (5,0 mil t)
-
Podzemnicový olej (4,2 mil t)
-
Olivový olej (3,0 mil t)
-
Kukuřičný olej (2,3 mil t)
-
Palmojádrový olej (4,4 mil t)
-
Kokosový tuk (2,9 mil t)
-
Sezamový olej (0,9 mil t)
-
Lněný olej (0,7 mil t)
-
Hovězí lůj (8,5 mil t)
Sádlo (8,0 mil t)
Mléčný tuk (6,9 mil t)
Rybí olej (1,0 mil t)
Obsah tuku a jeho složení ve vybraných potravinách
dnes již
<1%
Složení tuků
1, Homolipidy – estery jednosytných alkoholů (vosky)
- estery glycerolu – triacylglyceroly, diacylglyceroly,
monoacylglyceroly
O
R1 O O
R3
O
O
R2
O
2, Heterolipidy – fosfolipidy – fosfatidy, lysofosfatidy, sfingofosfolipidy
- glykolipidy
3, Komplexní lipidy – lipoproteiny, mukolipidy
Složení tuků
4, Doprovodné látky – uhlovodíky (skvalen)
- alifatické alkoholy
- ketony
- triterpenoidy a steroidy – 4,4-dimethylsteroly,
4-methylsteroly, 4-demethylsteroly (= steroly)
- vitaminy rozpustné v tucích
- lipofilní barva (karotenoidy, chlorofyly)
- přírodní antioxidanty – fenolové kyseliny
skvalen
Esenciální mastné kyseliny
•
•
Mastné kyseliny, které je nutné tělu dodávat formou potravy, tělo si je
neumí syntetizovat
Prekurzory eikosanoidů (prostaglandiny, leukotrieny, prostacykliny,…)
•
•
•
•
•
Kyselina linolová – 9,12-cis,cis-oktadekadienová k.
Kyselina linolenová – 9,12,15- all cis-oktadekatrienová k.
Kyselina arachidonová – 5,8,11,14-all cis-eikosatetraenová
Kyselina eikosapentaenová – 5,8,11,14,17-all cis-eikosapentaenová
Kyselina dokosahexaenová – 4,7,10,13,16,19-all cis-dokosahexanenová
•
Rostlinného původu – především k. linolová a k. linolenová
(olej slunečnicový, řepkový, sójový)
Živočišného původu – EPA, DHA (rybí olej)
•
COOH
DHA
Steroly
• Rostlinného původu - β-sitosterol (nejvíce
zastoupený)
- kampesterol
- stigmasterol
- Δ5-avenasterol
- redukují vstřebávání
cholesterolu
HO
β-sitosterol
Steroly
Celkový obsah sterolů v některých rostlinných olejích
Steroly
• Živočišného původu – cholesterol
– lidské tělo obsahuje asi 100 g cholesterolu
– 1/3 je přítomna v mozku a nervových tkáních, 1/3 ve
svalech a 1/3 v buněč. membr.
– je důležitý a nezbytný při produkci žlučových solí
(emulgátorů) v játrech, steroidních hormonů a vitaminu D
v kůži
HO
Steroly
• Živočišného původu – cholesterol – zvýšená
hladina cholesterolu v krvi je jedním z faktorů
zvyšující riziko vzniku ischemické choroby srdeční
- oxidační
produkty cholesterolu se mohou podílet na vzniku
aterosklerózy. Tyto produkty vznikají při různých
manipulacích se surovinou, v čerstvé surovině se
nevyskytují
Steroly
Obsah cholesterolu v potravinách živočišného původu
Vitaminy rozpustné v tucích
- vit. A – retinoidy - β-karoten – avitaminosa – šeroslepost,
inhibice růstu, deformace kostí
- vit. D – kalciferoly –hypovitaminosa – děti – křivice,
dospělí – měknutí a deformace vyvinutých kostí
- vit. E – tokoferoly, tokotrienoly – antioxidant (ochrana
buněčných membrán)
- vit. K – fyllochinon, menachinony – deficience – poruchy
srážlivosti krve
Zastoupení tokoferolů a tokotrienolů v olejích
Antioxidanty
• látky, které oddalují oxidaci lipidů (reagují s volnými radikály)
• in vivo (reakce s bílkovina a nukleovými kyselinami) x in vitro
- řepkový olej – k. sinapová, p-hydroxybenzoová (2500 mg/100g)
- slunečnicový olej – k. chlorogenová, kávová, ferulová
(102 mg/100 g)
- podzemnicový olej – k. p-kumarová, ferulová
- lněný olej – k. ferulová, sinapová
- vitamín E - antioxidant
Antioxidanty a oxidace lipidů
• rychlost oxidace závisí na mnoha faktorech (přístup
kyslíku, charakter substrátu – nenasycenost MK,
přítomnost prooxidantů, antioxidantů)
• substrát – MK – s počtem dvojných vazeb se oxidace
zrychluje
• iniciace, propagace, terminace – vznik hydroperoxidů =
primární oxidační produkty
• sekundární oxidační produkty – aldehydy, ketony,
polymery, oxokyseliny,… - vznik nežádoucí vůně, chuti
výrobků, potencionálně karcinogenních látek
Olivový olej
- Španělsko, Itálie, Řecko
- rozdělení – extra panenský olivový olej
- panenský olivový olej
- olivový olej
- olivový olej z pokrutin
- lampate
- fenolové sloučeniny jsou zodpovědné za charakteristické
aroma panenských olivových olejů
- oleuropein, demethyloleuropein, hydroxytyrosol, tyrosol, k.
vanilová, p-kumarová
Získávání olejů
Rafinace olejů
Rafinace olejů
Hydratace surového oleje
- surový rostlinný olej – 0,6 – 3,2 % fosfolipidů = 250 – 1300 ppm P
- odstranění fosfolipidů ze surového oleje
- termolabilita
- při kontaktu s vodou by vznikaly emulze
- senzorické hledisko (usazování na dně lahví)
fosfatidylcholin
Rafinace olejů
Hydratace surového oleje
- hydratační činidlo: voda, kyselina citrónová, fosforečná
- 70 – 90 °C; míchání, sedimentace/odstředivky
- hodnota fosfolipidů v hydratovaném oleji
- 80 – 120 ppm P – pro alkalickou rafinaci
- 8 – 12 ppm P – pro fyzikální rafinaci
- vznik hydratačních kalů, které obsahu fosfolipidy, glykolipidy,
triacylglyceroly
- použití hydratačních kalů – výroba lecithinu (emulgátory pro
margaríny, zmrzliny, pekařské výrobky, kosmetika, farmacie,..)
Rafinace olejů
Alkalická rafinace
- hydratovaný olej – 0,5 – 3 % vMK
- odstranění volných mastných kyselin
- senzorické hledisko (drsnost)
- -COOH skupina reaktivní
- VMK destilují s vodní parou (problém
při smažení)
- nežádoucí ztráta triacylglycerolů
O
OH
kyselina palmitová
Rafinace olejů
Alkalická rafinace
- vodný roztok NaOH (0,5 – 3 %)
- 50 – 90 °C, sedimentace/odstředivky
- koncentrace vMK po alkalické rafinaci – 0,1 %
- vznik soapstocku – soli mastných kyselin, TAG
Rafinace olejů
Bělení
- odstranění - barviv (karoteinoidy, feofytiny)
- zbytků vMK
- těžkých kovů
- polycyklické aromatické uhlovodíky
- adsorpce na bělicí hlince (aktivním uhlí) – 1,0 – 1,5 %
- 80 – 95 °C, 4 – 9 kPa, míchání, filtrace
Rafinace olejů
Deodorace
- odstranění - těkavých látek
- zbytků vMK
- nežádoucí ztráty antioxidantů (tokoferolů) a
sterolů
- 180 – 240 °C, 0,5 – 1,0 kPa, destilace s vodní parou
- možný vznik trans-mastných kyselin (vyšší časová prodleva)
- deodorační kondenzát – 50 – 60 % vMK, 25 % steroly,
10 % tokoferoly
- zdroj sterolů a tokoferolů
→ RAFINOVANÝ OLEJ
Rafinace olejů
Fyzikální rafinace
- hydratace, bělení, fyzikální rafinace
- odstranění - vMK
- těkavých látek
- tokoferolů a sterolů
- stejné podmínky jako u deodorace, ale větší množství
destilátu
- destilát mastných kyselin – 99 % vMK, 1 % steroly a
tokoferoly
Výrobky z olejů a tuků
• Oleje
• Margaríny - emulze voda v oleji
- vitaminizace (přídavek vit. rozp. v tucích)
- v olejové fázi přítomné ω-3 a ω-6 MK
- nové technologie přípravy tukové násady →
obsah trans-MK pod 1 %
• Tuky na pečení, shorteningy – oxidační stabilita tuku,
splnění nutričních požadavků, textura a chutnost výrobku
• Oleje a tuky na smažení – vysoká oxidační stabilita,
nutriční požadavky
Modifikace tuků a olejů, výroba tukové násady
Výrobky z olejů a tuků
• Majonézy - emulze olej ve vodě (olej, ocet, vaječný
žloutek, cukr, sůl, hořčice, pepř)
- obsah oleje 65 – 80 %
- oxidační stabilita, nesmí obsahovat tuk ve
vykrystalizované podobě při teplotě 4 °C
• Dresinky - emulze olej ve vodě
- obsah oleje 30 – 40 %
- navíc obsahují látky pro zvýšení fyzikální
stability (škroby, gumy, emulgátory)
Výrobky z olejů a tuků
• Čokolády a tuky pro cukrovinky
- kakaové máslo – základ (většinou), je drahé
- dodává charakteristickou tvrdost a
křehkost při pokojové teplotě, má strmou křivku tání, taje při
teplotě 32 – 34 °C
- složení čokolády - čokoládová hmota – 40 %, cukr –
48 %, kakaové máslo – 12 %, lecithin, další složky
- mléčná čokoláda – méně kak. másla + 3,5 – 9 %
mléčného tuku
- bílá čokoláda – není přítomna kakaová hmota
• Náhrada mléčného tuku – např. zmrzliny (kokosový tuk)